МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРОПРОВОДНОСТИ ПОЧВЫ

• Main Author: Болотов, Андрей
• Format: Text
• Language: unknown
• Published: Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Алтайский государственный аграрный университет 2015
• Subjects: КОЭФФИЦИЕНТ ТЕМПЕРАТУРОПРОВОДНОСТИ ПОЧВЫ; ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВЫ; МЕТОД ТЕМПЕРАТУРНОЙ ВОЛНЫ; ob river
• Online Access: http://cyberleninka.ru/article/n/metod-opredeleniya-temperaturoprovodnosti-pochvy; http://cyberleninka.ru/article_covers/15829516.png

Для аналитического расчета коэффициента температуропроводности по экспериментальным данным термометрии, как правило, применяется метод температурных волн. Степень затухания температурной волны определяется коэффициентом температуропроводности почвы. Однако на относительно коротких промежутках времени, по сравнению с периодом колебания, а также для ангармонических колебаний, к которым относятся колебания температуры почвы, коэффициент температуропроводности невозможно без некоторых допущений определить с помощью данного метода. Предлагается новый метод расчета коэффициента температуропроводности, в основе которого положена электротепловая аналогия в сочетании с теорией сигналов в радиотехнике, позволяющей снять вышеуказанные ограничения. Идея метода заключается в том, что почва рассматривается как фильтр нижних частот, изменяющий энергетический (амплитудный) спектр исходной функции, которую предлагается разложить на элементарные гармоники с разными частотами с помощью преобразования Фурье. В данном случае преобразование Фурье используется как амплитудно-частотная декомпозиция сигнала, то есть обратимый переход от временно́го пространства в частотное. Дискретное преобразование Фурье может быть рассчитано с использованием алгоритма быстрого преобразования Фурье, что открывает возможности для применения метода во встроенных программных приложениях. Расчет, выполненный на примере чернозема выщелоченного Алтайского Приобья, показал, что полученные значения коэффициента температуропроводности совпадают с литературными данными. Разработанный метод позволяет определить коэффициент температуропроводности почвы по данным режимных наблюдений температуры почвы в естественных условиях. Применение предлагаемого метода намного упрощает и расширяет возможности определения вышеуказанной величины в полевых условиях долговременного теплофизического мониторинга. Generally, temperature wave method is used for analytical calculation of thermal diffusivity from the experimental data of thermometry. The temperature wave attenuation rate is determined by soil thermal diffusivity. However, this method is inapplicable without some assumptions for the determination of thermal diffusivity at relatively short intervals of time compared to the oscillation period and for anharmonic oscillations including soil temperature oscillations. In this study we propose a new method for calculating the thermal diffusivity which is based on electrothermal analogy combined with the radio signal theory enabling removing the above restrictions. The idea of the method is that the soil is regarded as a low-pass filter altering the energy (amplitude) spectrum of the initial function; it is proposed to expand this function into elementary harmonics with different frequencies using the Fourier transform. In this case the Fourier transform is used as the amplitude-frequency decomposition of the signal, i.e. the reversible transition from the temporal domain to frequency domain. The discrete Fourier transform may be calculated using the fast Fourier transform algorithm which enables the application of the method in the built-in software applications. The calculation using the case of the leached chernozem of the Priobye (the Ob River area) of the Altai Region showed that the obtained values of the thermal diffusivity agreed with the literature data. The developed method enables the determination of soil thermal diffusivity from the data of soil temperature regime observations in situ. The application of the proposed method greatly simplifies and extends the possibility of the determination of the above value in the field within long-term thermophysical monitoring.